Китайский прорыв в технологии редокс-аккумуляторов: 87,9% КПД и 850 циклов

Ученые из Китая сообщили о значительном прорыве в области редокс-проточных аккумуляторов (RFB), достигнув энергоэффективности в 87,9% и увеличив срок службы до 850 циклов. Данное достижение устраняет ключевые ограничения полисульфид-йодидных редокс-аккумуляторов (SIRFB) и может способствовать их широкому применению в системах хранения энергии.

Новаторский дизайн каталитического электрода

Команда исследователей из Университета Вэньчжоу и Гуансйского решила проблему медленной кинетики реакций и ограниченного срока службы SIRFB, разработав инновационный каталитический электрод.

Для этого они использовали двумерные нанолисты дисульфида молибдена (MoS2), модифицированные одиночными атомами кобальта (Co) и дефектами серы (SVs), создав материал CoSA-VS/MoS2. Данное решение позволило преодолеть трудности, связанные с многоступенчатым процессом переноса заряда в парах S2-/Sx2- и I-/I3-.

"Многоступенчатый перенос заряда в парах S2-/Sx2- и I-/I3- на электроде приводит к увеличенному сопротивлению поляризации и низкой кинетической обратимости, что ухудшает адсорбцию, снижает срок службы и уменьшает энергоэффективность, препятствуя широкому применению SIRFB," объяснили ученые.

Выдающиеся результаты испытаний

Благодаря новой конструкции удалось оптимизировать электронную структуру на границе раздела, повысить способность к адсорбции реагентов и ускорить кинетику редокс-процессов. В результате SIRFB продемонстрировал выдающуюся энергоэффективность в 87,9% при плотности тока 20 мА/см², значительно превзойдя предыдущие разработки на основе CoS2/CoS (71,6%), Cu2CoGeS4 (77,2%), Cu7S4 (78,5%) и CuFeS2 (79,6%).

Дополнительные испытания показали, что при плотности тока 30 мА/см² достигнута максимальная плотность мощности 95,7 мВт/см², а средняя энергоэффективность за 50 циклов составила 76,5%.

Примечательно, что аккумулятор продемонстрировал стабильную работу на протяжении 850 циклов при плотности тока 10 мА/см² и уровне заряда 10%. Также он отличался низким перенапряжением в 113 мВ при плотности тока 20 мА/см².

Дополнительно ученые отметили, что изначальная энергоэффективность в 93,1% может быть почти полностью восстановлена после замены электролита на 200-м и 600-м циклах.

Перспективы для хранения энергии

Это достижение открывает новые горизонты для технологии редокс-проточных аккумуляторов. Оно обеспечивает более эффективные и долговечные решения для хранения энергии, что особенно важно для интеграции возобновляемых источников энергии.

"Эта работа представляет собой новаторский подход к разработке высокоэффективных одноатомных катализаторов на основе MoS2 для различных применений в SIRFB и позволяет глубже понять химию полисульфидов и йодидов," заключили исследователи.